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王行庄煤矿保护层开采保护范围确定及保护效果考察

作　者: 魏二剑
导　师: 胡卫民；魏建平
学　校: 河南理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 保护层开采保护范围保护效果数值模拟
分类号: TD823.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
引　用: 1次
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内容摘要

随着煤矿开采深度的增加,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井逐渐增多,而开采保护层是预防突出最有效、最经济的区域性预防突出的技术措施。保护层开采的关键是划定保护范围和确定保护效果。本文以王行庄煤矿开采保护层为研究背景,研究了保护层开采的保护范围和考察了保护层开采的卸压效果,主要内容包括:通过对王行庄煤矿被保护层相关参数的测定考察来确定上保护层开采的保护范围。通过被保护层钻孔瓦斯流量考察,得出被保护层随着上保护层煤层工作面的向前推进,经历了二次卸压的过程,被保护层瓦斯流量随着保护层工作面的推进呈现出“M”型分布,在此基础上划定了上保护层沿回采方向的卸压角。通过测定分析不同范围瓦斯含量的变化规律,划定出上保护层沿工作面布置方向的卸压角。应用FLAC^3D软件模拟了工作面支承压力随开挖尺寸变化的分布特征,确定了被保护层煤层法向变形规律,根据煤层法向变形保护准则,确定了上保护层的保护范围,与现场考察结果具有较强的一致性。通过现场考察,得出王行庄煤矿被保护层相关参数的变化规律。被保护层瓦斯压力由0.45MPa降到0.14MPa,瓦斯含量由11.6 m³/t降到4.87 m3^/t,被保护层11051工作面瓦斯涌出量减少,大约有50%都已经涌入到保护层工作面,煤层透气性系数约由0.02 m²/ MPa²·d增到30.48 m²/ MPa²·d,比煤层原始透气性系数增加了1429倍,防突预测指标在保护层开采后基本上都降到临界值以下。这些充分说明,在保护层开采后,被保护层的相关参数都发生了很大的变化,瓦斯得到了大量的释放,在卸压区内全面地消除了被保护层的突出危险性。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
1 引言  11-19
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 国内外保护层开采应用现状  12-13
    1.2.2 保护层开采防突机理的研究现状  13
    1.2.3 保护层开采后裂隙分布研究现状  13-14
    1.2.4 煤层卸压瓦斯渗流理论研究现状  14-15
    1.2.5 国内外保护层开采保护范围划定的研究现状  15-16
  1.3 本论文主要研究内容、创新点及技术路线  16-19
    1.3.1 主要研究内容  16
    1.3.2 创新点  16-17
    1.3.3 技术路线  17-19
2 上保护层开采底板岩体破坏特征及瓦斯流动规律  19-27
  2.1 概述  19
  2.2 含瓦斯煤结构特性及瓦斯赋存状态  19-21
    2.2.1 煤的结构特性  19-20
    2.2.2 瓦斯赋存状态  20-21
  2.3 煤层瓦斯流动理论  21-23
  2.4 底板岩体破坏空间分布特征  23-24
  2.5 上保护层开采对瓦斯运移的影响  24-25
  2.6 本章小结  25-27
3 上保护层开采保护范围确定  27-49
  3.1 矿井概况  27-30
  3.2 试验区概况  30
  3.3 保护范围现场考察分析  30-39
    3.3.1 考察内容及技术方案  31
    3.3.2 保护层和被保护层选择  31-32
    3.3.3 沿工作面回采方向保护范围的考察  32-35
    3.3.4 工作面布置方向保护范围的考察  35-39
  3.4 保护范围的数值模拟研究  39-47
    3.4.1 概述  39
    3.4.2 FLAC3D 程序简介及计算原理  39-43
    3.4.3 数值计算模型的建立  43-45
    3.4.4 工作面超前支承压力变化分布特征  45
    3.4.5 数值计算保护范围的划定  45-47
  3.5 本章小结  47-49
4 保护层开采保护效果考察  49-65
  4.1 概述  49
  4.2 研究内容及技术方案  49-50
    4.2.1 考察内容  49
    4.2.2 考察技术方案  49-50
  4.3 煤层瓦斯压力变化分析  50-56
    4.3.1 概述  50
    4.3.2 瓦斯压力测定方案确定  50-52
    4.3.3 瓦斯压力测定结果及分析  52-56
  4.4 煤层瓦斯含量变化分析  56-59
    4.4.1 概述  56
    4.4.2 瓦斯含量测定方法  56-58
    4.4.3 瓦斯含量测定结果及分析  58-59
  4.5 瓦斯涌出量分析  59-60
  4.6 煤层透气性系数分析  60-62
    4.6.1 概述  60
    4.6.2 煤层透气性系数测定方案确定  60-62
    4.6.3 煤层透气性系数测定结果及分析  62
  4.7 防突预测指标变化分析  62-64
  4.8 被保护层煤层变形量分析  64
  4.9 本章小结  64-65
5 结论与展望  65-67
  5.1 主要结论  65
  5.2 展望  65-67
    5.2.1 尚需研究的问题  65-66
    5.2.2 应用前景  66-67
参考文献  67-71
作者简历  71-72
学位论文数据集  72

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